Теория языков программирования и методы трансляции. Лабораторные работы №1-5. Для всех вариантов.

Лабораторная работа № 1 Генерация цепочек языка

Пусть язык задан контекстно-свободной грамматикой (теоретический материал разделов 1.1–1.4). Написать программу, которая по заданной грамматике будет генерировать ВСЕ цепочки языка в некотором диапазоне длин. Использовать только левосторонний или правосторонний вывод! Диапазон длин генерируемых цепочек должен задаваться пользователем при запуске программы.

Предусмотреть возможность выбора пользователю – использовать заданную в программе грамматику или вводить свою с клавиатуры.

На вход программы подаётся КС-грамматика (терминальный и нетерминальный алфавиты, целевой символ, правила вывода), задаётся диапазон длин цепочек, указывается тип вывода (левосторонний или правосторонний).

Рекомендуется для ввода исходных данных использовать соответствующую форму. При вводе правил грамматики не рекомендуется предоставлять пользователю излишнюю свободу действий, например, удобнее запретить ввод в левой части правил более чем одного нетерминального символа, чем проверять введённые правила на соответствие контекстно-свободному типу.

На выходе должен быть список построенных цепочек. Все цепочки в списке должны быть различны. При получении одинаковых цепочек (разными способами) их следует сохранять в списке выводимых цепочек только в случае выполнения дополнительного задания.

Проверить программу на примерах из лекционного курса и на заданиях из контрольных вопросов к теоретической части.

Контрольные вопросы:

Как поведёт себя программа, если при вводе правил грамматики сделать ошибку – ввести правила грамматики, не соответствующей КС-типу, или не использовать какие-то символы исходных алфавитов, или поместить в левой части правил терминальный символ?

Используется ли при генерации цепочек рекурсия? Если да, то как ограничена её глубина?

Какой язык порождается грамматикой G({0},{S,A},{S® AAA, A® AAA |0}, S)? Правильно ли Ваша программа работает на этом примере? Если нет – доработайте программу.

Разрешает ли Ваша программа использовать в исходной грамматике пустые правила? Если нет – доработайте программу.

Лабораторная работа № 2 Моделирование работы ДКА

Пусть регулярный язык задаётся конечным автоматом – ДКА (теоретический материал разделов 1.5, 2.2). Написать программу, которая будет проверять по заданному автомату вводимую цепочку и делать вывод о том, принадлежит ли она рассматриваемому регулярному языку. В случае отрицательного ответа необходимо давать пояснение, по какой причине цепочка не принадлежит языку – например, “в цепочке присутствуют посторонние символы”, “после прочтения цепочки автомат не пришёл в конечное состояние” и т.п. Исходный автомат вводить с клавиатуры в соответствии с определённым форматом. Ввод цепочек также производить с клавиатуры.

На вход программы подаётся ДКА (множество состояний, алфавит языка, начальное состояние, множество заключительных состояний, функция переходов в виде таблицы) и проверяемая цепочка символов (может вводиться многократно, т.е. возможно проверить любое количество цепочек). При этом в проверяемую цепочку могут входить и символы, не принадлежащие алфавиту языка; цепочка может быть и пустой.

Программа должна предоставлять пользователю возможность изменять начальное и конечные состояния с сохранением введённой функции переходов для заданного автомата.

Выход – отображение на экране процесса проверки цепочки в виде последовательной смены конфигураций и вывод результата – сообщения, принадлежит ли цепочка языку.

Проверить работу программы на примерах из лекций и задачах из контрольных вопросов.

Дополнительно:

Предоставить пользователю возможность не только вводить данные с клавиатуры, но и загружать автомат из файла (выбор – в соответствующем пункте меню или нажатием кнопки в исходном окне программы). При этом следует накладывать определённые ограничения на формат файла и производить соответствующие проверки во избежание загрузки некорректных данных.

Также по желанию пользователя результаты помимо вывода на экран сохранять в файле. Выбор – аналогично загрузке данных.

Контрольные вопросы:

Как поведёт себя программа, если при вводе таблицы переходов ДКА сделать (случайно или преднамеренно) ошибку – например, ввести несуществующее состояние?

Все ли ячейки таблицы переходов исходного ДКА обязательно должны быть заполнены или можно использовать неполностью определённый ДКА?

В каком случае ДКА распознаёт пустую цепочку как цепочку языка?

Лабораторная работа № 3 Моделирование работы МПА

Пусть контекстно-свободный язык задаётся детерминированным автоматом с магазинной памятью – ДМПА (теоретический материал раздела 3.1). Написать программу, которая будет проверять для вводимой цепочки, принадлежит ли она заданному КС-языку. В случае отрицательного ответа необходимо давать пояснение, по какой причине цепочка не принадлежит языку (аналогично лаб. раб №2) Исходный автомат вводить с клавиатуры в соответствии с определённым форматом. Ввод цепочек также производить с клавиатуры, выполняя его до тех пор, пока не возникнет желание закончить работу.

На вход программы подаётся ДМПА (множество состояний, алфавит языка, алфавит магазина, начальное состояние, начальное содержимое стека, множество заключительных состояний, функция переходов в виде списка правил) и проверяемая цепочка символов (может вводиться многократно, т.е. возможно проверить любое количество цепочек). При этом в проверяемую цепочку могут входить и символы, не принадлежащие алфавиту языка; цепочка может быть и пустой.

Рекомендуется для ввода исходных данных использовать соответствующую форму с полями выбора. При вводе функции переходов не рекомендуется предоставлять пользователю излишнюю свободу действий.

Выход – отображение на экране процесса проверки цепочки в виде последовательной смены конфигураций и вывод результата – сообщения, принадлежит ли цепочка языку.

Внимание!!! В ходе проверки цепочки ДМПА может проделывать пустые такты не только после прочтения всей цепочки, но и в её середине. Внимательно прочтите соответствующий раздел лекций 3.1.

Проверить работу программы на примерах из лекций и задачах из контрольных вопросов.

Дополнительно: Предоставить пользователю возможность вносить некоторые изменения в исходные данные без полного их обновления.

Контрольные вопросы:

Обязательно ли должна быть задана функция переходов для всех возможных сочетаний “состояние, входной символ, символ стека”? Как поведёт себя автомат, если при проверке цепочки встретит неизвестную комбинацию?

В каком случае цепочка считается допущенной автоматом, а в каком – нет?

Возможно ли в качестве алфавита магазина использовать символы, отличные от алфавита языка? Изменится ли работа программы, если изменить только алфавит магазинных символов (и соответствующие правила функции переходов)? Если в Вашей программе это недопустимо – доработайте программу.

Лабораторная работа № 4 Перевод с помощью СУ-схемы

Пусть дана схема синтаксически управляемого перевода (теоретический материал раздела 4.2). Написать программу, которая будет выполнять перевод цепочек с одного языка на другой в соответствии с этой схемой. При невозможности выполнить перевод (цепочка не строится по правилам входной грамматики) необходимо выводить на экран соответствующее сообщение.

Правила СУ-схемы считывать из файла (предоставив пользователю возможность редактировать их на экране); цепочки вводить с клавиатуры, процесс перевода отображать на экране. Предусмотреть возможность выполнения перевода любого количества цепочек для заданной схемы.

На вход программы подаётся схема СУ-перевода (алфавиты входного и выходного языков, множество нетерминальных символов, правила вывода, целевой символ) и цепочка языка, которую необходимо перевести (может вводиться многократно, т.е. возможно перевести любое количество цепочек). Цепочка может быть и не относящейся к исходному языку…

Работа программы может быть организована по-разному. В качестве основного задания допустимо использовать материалы лабораторной работы №1. На первом этапе в соответствии с входной грамматикой схемы СУ-перевода попытаться сгенерировать цепочку, поданную на вход (поскольку её длина известна, можно генерировать только цепочки этой длины). При генерации фиксировать номера использованных правил. В случае успешной генерации выполнить второй этап – применяя номера использованных правил, получать одновременно входную и выходную цепочки по правилу вывода и соответствующему ему элементу перевода.

На выходе – отображение процесса перевода и результирующая цепочка языка.

Контрольные вопросы:

В чём отличие работы схемы СУ-перевода от порождения цепочек языка при помощи обычной грамматики?

Постройте схему СУ-перевода, которая будет переводить цепочки из алфавита {a,b,+,*} из префиксной записи в постфиксную (в том же алфавите). Проверьте работу программы на этой схеме.

Лабораторная работа №5. Перевод с помощью МП-преобразователя

Пусть дан преобразователь с магазинной памятью; написать программу, которая будет выполнять перевод цепочек с одного языка на другой с помощью заданного преобразователя (теоретический материал раздела 4.2). При невозможности выполнить перевод (цепочка не принадлежит исходному языку) необходимо выводить на экран соответствующее сообщение.

Исходный преобразователь вводить с клавиатуры в соответствии с определённым форматом. Ввод цепочек также производить с клавиатуры, выполняя его до тех пор, пока не возникнет желание закончить работу. Процесс перевода цепочки в виде последовательной смены конфигураций отображать на экране.

На вход программы подаётся ДМП-преобразователь (множество состояний, алфавиты входного и выходного языков, алфавит магазина, начальное состояние, начальное содержимое стека, множество заключительных состояний, функция переходов в виде списка правил) и проверяемая цепочка символов (аналогично лаб. раб. №3).

Рекомендуется за основу взять программу лабораторной работы №3, дополнив исходные данные выходным алфавитом, функцию переходов – в соответствии с определением преобразователя, а конфигурации – выходными цепочками.

Выход: отображение на экране процесса перевода цепочки в виде последовательной смены конфигураций преобразователя, результат перевода – полученная цепочка.

Проверить работу программы на примерах из лекций и задачах из контрольных вопросов.

Контрольные вопросы:

Как поведёт себя преобразователь, если поданная на его вход цепочка не может быть распознана (не принадлежит к заданному языку)?

Как соотносятся алфавиты исходного языка и того, на который выполняется перевод (должны совпадать, различаться…)? Поясните ответ.

Как поведёт себя Ваша программа при некорректном вводе? Например, функция переходов задана не в том формате, определена не для того количества параметров, использует алфавит, отличный от заданных…

Delphi 7.

Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Теория языков программирования и методы трансляции
Вид работы: Лабораторная работа
Оценка:Зачет
Дата оценки: 10.12.2014
Рецензия:Уважаемая
Бах Ольга Анатольевна